Mikä on fysiikan laakso? (Esimerkkejä)

Hän Fysiikan laakso Se on nimellisarvo, jota sovelletaan aaltoilevien ilmiöiden tutkimuksessa, jotta aallon alhaisin tai alhaisempi arvo osoittaa. Siten laaksoa pidetään koverana tai masennuksena.

Pyöreän aallon tapauksessa, joka muodostuu veden pinnalle, kun pudotus tai kivi putoaa, syvennykset ovat aallonlaaksoja ja kuopat ovat harjanteita.

Kuvio 1. Laaksot ja harjanteet pyöreällä aaltolla. Lähde: Pixabay

Toinen esimerkki on jännittyneessä köydessä syntyvä aalto, jonka päät ovat heilastettu pystysuunnassa, kun taas toinen pysyy kiinteänä. Tässä tapauksessa tuotettu aalto levitetään jollain nopeudella, sillä on sini -muoto ja se muodostuu myös laaksoista ja harjuista.

Aikaisemmat esimerkit viittaavat ristikkäisiin aaltoihin, koska laaksot ja harjanteet ovat poikittaisia ​​tai kohtisuorassa etenemissuuntaan nähden.

Samaa käsitettä voidaan kuitenkin soveltaa pitkittäisiin aaltoihin, kuten ilmassa, joiden värähtelyt tapahtuvat samaan etenemiseen. Tässä aallon laaksot ovat paikkoja, joissa ilman tiheys on minimaalinen ja harjanteet, joissa ilma on tiheä tai pakattu.

[TOC]

Aaltoparametrit

Kahden laakson välistä etäisyyttä tai kahden harjanteen välistä etäisyyttä kutsutaan aallonpituus ja tarkoittaa Kreikan lyrics λ. Sama aallon kohta siirtyy laaksosta harjaan, kun värähtely leviää.

Kuva 2. Aallon värähtely. Lähde: Wikimedia Commons

Aika, joka kulkee laakson kresto-laaksosta, on kiinteässä asennossa, kutsutaan värähtelyaika Ja tällä kertaa merkitään pääkaupungilla t: T. 

Voi palvella sinua: Andromeda: löytö, alkuperä, ominaisuudet, rakenne

Ajanjakson aikaan T Aalto edistää aallonpituutta λ, Siksi sanotaan, että nopeus V jonka kanssa aalto etenee:

V = λ / t

Laakson ja aallon harjanteen välinen pystysuuntainen erotus tai etäisyys on kaksinkertainen värähtelyalue, ts. Etäisyys laaksosta pystysuoran värähtelyn keskustaan amplitudi a aalto.

Laaksot ja harjanteet harmonisella aaltolla

Aalto on harmoninen, jos sen muoto kuvataan matemaattisilla funktioilla sinus tai kosiini. Yleensä harmoninen aalto kirjoitetaan seuraavasti:

ja (x, t) = cos (k⋅x ± ωolem)

Tässä yhtälössä muuttuja ja edustaa poikkeamaa tai siirtymistä suhteessa tasapainoasentoon (y = 0) asemassa x Heti t.

Parametri -Lla Se on värähtelyn amplitudi, aina positiivinen määrä, joka edustaa poikkeamaa aallonlaaksosta värähtelykeskukseen (y = 0-A. Harmonisessa aaltossa on täytettävä, että poikkeama ja, Laaksosta harjaan, se on A/2.

Aaltoluku 

Muut parametrit, jotka näkyvät harmonisen aallon kaavassa, erityisesti sinifunktion argumentissa, ovat aaltoluku k -k - ja kulmataajuus Ω.

Aaltoluku k -k - liittyy aallonpituuteen λ seuraavalla ilmaisulla:

K = 2π/λ

Kulmataajuus

Kulmataajuus Ω liittyy ajanjaksoon T kautta:

Ω = 2π/t 

Huomaa, että sinusfunktion ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± argumentti, jossa on joissain tapauksissa positiivinen merkki ja toisissa negatiivinen merkki.

Voi palvella sinua: staattinen: historia, mitä tutkimuksia, sovelluksia, lakeja

Jos aalto, joka leviää x, silloin se on vähiten (-) merkki, jota on käytettävä. Muuten, toisin sanoen aallossa, joka leviää negatiiviseen suuntaan, positiivinen merkki (+).

Harmoninen aalto

Harmonisen aallon etenemisnopeus voidaan kirjoittaa kulmataajuuden ja aallonumeron perusteella seuraavasti:

V = ω/k 

On helppo osoittaa, että tämä lauseke vastaa täysin sitä, mitä aiemmin annamme aallonpituudesta ja ajanjaksosta riippuen.

Esimerkki laaksoista: Tendardin köysi

Lapsi pelaa aaltoja vaatekaapin köydellä, jolle se vapauttaa yhden pään ja tekee siitä värähtelyn pystysuoralla liikkeellä nopeudella 1 värähtely sekunnissa.

Tämän prosessin aikana lapsi pysyy edelleen samassa paikassa ja liikuttaa vain kätensä ylhäältä alas ja päinvastoin.

Vaikka lapsi tuottaa aaltoja, hänen vanhempi veljensä ottaa kuvan matkapuhelimellaan. Kun verrataan aaltojen kokoa autoon pysäköityyn autoon, huomaa, että laaksojen ja harjanteiden välinen pystysuuntainen erotus on sama kuin auton ikkunoiden korkeus (44 cm) (44 cm).

Kuvassa voidaan myös nähdä, että kahden peräkkäisen laakson välinen erotus on sama takaoven takareunan ja etuoven etureunan välillä (2,6 m).

Harmoninen aaltofunktio köysille

Näiden tietojen avulla vanhempi veli aikoo löytää harmonisen aaltofunktion olettaen alkuperäisenä hetkenä (t = 0) sillä hetkellä. 

Se voi palvella sinua: säteilylämmönsiirto (esimerkeillä)

Se tarkoittaa myös, että X -akseli alkaa (x = 0) käden paikassa, positiivisella suunnassa kohti etuosaa ja kulkee pystysuoran värähtelyn puolen läpi. Näiden tietojen avulla voit laskea harmonisen aallon parametrit:

Amplitudi on puolet laakson korkeudesta harjaan, eli:

A = 44 cm /2 = 22 cm = 0,22 metriä

Aallonumero on 

K = 2π/(2,6 m) = 2,42 rad/m

Kun lapsi kasvattaa ja laskee kättä sekunnin aikana, niin kulmataajuus on

Ω = 2π/(1 s) =  6.28 rad/s

Lyhyesti sanottuna, harmonisen aallon kaava on

ja (x, t) = 0,22 m cos (2,42⋅x - 6.28⋅T)

Aallon etenemisnopeus on

v = 6.28 rad/s/2,42 rad/m = 15,2 m/s

Laaksojen sijainti köydessä

Ensimmäinen laakso sekunnin kuluttua aloittamisesta käden liikkeen on etäisyys d -d lapsen ja seuraavan suhteen antama:

ja (d, 1s) = -0,22 m = 0,22 m cos (2,42⋅D - 6.28⋅1)

Mikä tarkoittaa sitä 

cos (2,42⋅D - 6,28) = -1

Tarkoittaen 

2,42⋅D - 6,28 = -π 

2,42⋅D = π

D = 1,3 m (laakson sijainti lähinnä t = 1s)

Viitteet

1. Giancoli, D. Fysiikka. Periaatteet hakemuksissa. 6. painos. Prentice Hall. 80-90
2. Resnick, r. (1999). Fyysinen. Osa 1. Kolmas painos espanjaksi. Meksiko. Mannertoimitusyhtiö S.-Lla. C: n.V. 100-120.
3. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fysiikka tieteen ja tekniikan fysiikka. Osa 1. Seitsemäs. Painos. Meksiko. Cengage Learning Editors. 95-100.
4. Jouset, seisovat aallot ja harmoniset. Toipunut: Newt.Fyysinen.Vatsan.Edu.Au

5. Aallot ja mekaaniset yksinkertaiset harmoniset aallot. Toipunut: Physicskey.com.